달은 지구에서 38만km 떨어진 곳에 공전하는 위성으로 인력에 의해 조수 간만을 만들거나 자전 속도를 풀고 지축 기울기를 안정시키는 등 다양한 면에서 지구에 영향을 주고 있다. 이런 달에 천문대를 만든다는 프로젝트가 미항공우주국 나사(NASA)에 의해 제창됐다. 도대체 왜 인류는 달에 천문대를 만들려고 할까.
2020년 4월 나사는 달 뒤편에 위치한 분화구를 전파 망원경으로 바꾸는 프로젝트를 발표했다. LCRT(Lunar Crater Radio Telescope)라고 불리는 이 프로젝트는 달 분화구를 파라볼라 안테나 토대로 이용하고 폭 1km 이상 안테나를 설치하는 걸 목표로 한다. 현재 나사 공식 프로젝트는 아니지만 2021년 4월에는 연구 개발에 50만 달러 예산이 주어졌다.
일부러 달에 전파망원경을 설치하는 이유는 단순히 안테나에 유효한 거대한 분화가 있다는 것만은 아니다. 나사 제트추진연구소 로봇 엔지니어이자 LCRT 프로젝트를 이끄는 셉타르시 반디요파디예(Saptarshi Bandyopadhyay)는 지구를 둘러싼 전리층이 전파망원경 관측의 장벽이 되고 있다고 지적한다.
전리층은 대기 상층부에 있는 분자나 원자가 이온화된 영역이며 태양이나 우주에서 날아오는 유해 광선으로부터 지구를 보호해주고 있다. 하지만 전리층은 파장이 10m를 넘는 우주 전파를 흡수해버리기 때문에 지구에 설치한 전파망원경은 10m를 넘는 우주 전파를 관측할 수 없다.
그는 전리층은 강력하기 때문에 주위에 위성을 두고도 우주 전파를 관측할 수 없다며 따라서 지구로부터 보호되는 장소로 이동해야 하며 최적 위치는 바로 달 뒷면이라고 말한다. 달은 항상 지구 한쪽 면만 향해 있기 때문에 뒷면은 지구 전자기 노이즈로부터 항상 보호되는 장점이 있다.
10m를 넘는 우주 전파 안에는 우주 탄생 초기에 기원을 갖는 게 있을 수 있으며 암흑물질과 암흑 에너지 수수께끼를 해명하는 소중한 정보를 지니고 있을 가능성이 있다. 우주 전체 질량과 에너지 중 암흑물질이 차지하는 비중은 26.8%, 암흑 에너지 68.3%, 보통 물질 4.9%인 만큼 이 수수께끼를 해명하는 건 중요하다.
천문학자들은 빅뱅 순간에 무슨 일이 일어났는지와 현재 우주 방향에 대해 몇 가지 아이디어와 모델을 갖고 있다. 하지만 우주 대부분을 차지하는 암흑 물질과 암흑 에너지에 대한 이해가 깊어지고 있지 않아 우주 성립과 구조에 대한 연구도 제한을 받고 있다. 반디요파디예는 10m 이상 파장을 관측해 왜 암흑 물질과 암흑 에너지가 존재하는지 이런 패턴은 무엇이고 왜 우주에 더 많은 물질과 반물질이 없는지에 대해 이해하고 싶다고 밝히고 있다.
현재는 알 수 없는 물질인 암흑 물질이지만 반디요파디예는 미래에는 암흑 물질이 인간에 이용될 가능성도 있다고 보고 있다. 원자력도 20세기 시점에는 모르는 것이었지만 현대에는 이용되고 있다. 그는 자신의 손자에게는 성간 여행을 위해 암흑 물질이 유효하게 될지도 모른다며 암흑 물질을 이용하기 위해 연구가 필요하다고 주장했다.
물론 달 뒤편에 거대한 전파망원경을 만드는 게 쉬운 일은 아니다. LCRT는 인간이 아닌 로봇이 전파망원경을 구축할 계획이며 필요한 에산은 10억에서 50억 달러에 이른다. 또 건설은 전파망원경용 철망을 들고 가는 우주선 외에 듀악셀(DuAxel)이라는 로버를 보낼 우주선도 필요로 한다. 긴 여행이 될 것이며 반디요파디예는 자신도 젊은 과학자지만 은퇴하기 전에 프로젝트가 시작할 수 있다면 놀라운 일이 될 것이라고 밝혔다.
하버드대학 천문학자인 아비 롭(Avi Loeb) 교수는 달에 설치해 혜택을 받는 게 전파망원경 하나는 아니라고 주장한다. 달은 대기에 의한 왜곡이 없기 때문에 광학 망원경 정확도가 올라가는 것 외에 X선도 대기에 흡수되지 않기 때문에 X선 망원경도 혜택을 받는다. 또 레이저 간섭계 중력파 관측소 LIGO 같은 중력파 검출기도 지진 노이즈 영향을 받기 않아 달에 설치하는 장점이 있다는 설명이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.